聚氨酯前驱体/苯乙烯- 丁二烯- 苯乙烯嵌段共聚物复合改性沥青及其改性机理

2022-06-12李鹏飞胡观峰王大为陶洁璇王东旭

北京工业大学学报 2022年6期

李鹏飞，胡观峰，王大为，陶洁璇，王东旭，洪斌

(1.黑龙江省公路工程造价站，哈尔滨 150008；2.黑龙江省龙建路桥第五工程有限公司, 哈尔滨 150077；3.哈尔滨工业大学交通科学与工程学院，哈尔滨 150090；4.黑龙江省公路建设中心，哈尔滨 150040；5.黑龙江省交投高速公路运营管理有限公司哈同分公司，哈尔滨 150056)

沥青路面以其施工周期短、维护成本低、平整耐磨、行车舒适、噪音低等特点被广泛应用于道路铺装领域. 然而，随着气候的显著恶化以及车流量的爆炸式增长，普通沥青材料频繁出现各种病害，如高温下的车辙及低温下的裂缝. 因此，人们引入了多种聚合物作为沥青改性剂以提高沥青材料的路用性能[1].

采用苯乙烯- 丁二烯- 苯乙烯嵌段共聚物(styrene-butadiene-styrene, SBS)制备改性沥青作为当前运用最广泛的聚合物改性技术，一直是沥青研究人员关注的重点[2-3]. 研究表明，SBS会吸附沥青中的轻质组分并发生溶胀，不同SBS聚合物之间的苯乙烯链段会彼此连接形成富聚合物相，SBS优异的热力学性能和弹性也因此可传递至沥青基体之中[4]. 然而，由于物理和化学性质的差异，SBS聚合物相倾向于与沥青相分离，造成SBS改性沥青存在热存储稳定性差的问题[5-6].

作为石油化工副产物，沥青可被视为由高分子碳氢化合物和非金属(氧、硫、氮等)衍生物组成的复杂混合物，并含有多种极性官能团和过渡金属衍生物[7-8]. 采用色谱柱分离方法，沥青可被分离为饱和分、芳香分、胶质、沥青质等4种组分[9]. 尽管目前就胶质和沥青质的化学特性仍存在一定争议，但上述2种组分被认为是沥青组分中极性最强、芳香度最高、分子质量最大的组分[10]. 基于沥青材料的化学及组成特点，以多聚磷酸、硫磺为代表的新型化学改性沥青技术被得以研究和应用[11-12]. 采用化学改性方式制备改性沥青，有望以化学键的形式在沥青内部形成三维网络结构，从而有效改善沥青材料的使用性能[13-15]. 然而，上述化学助剂的加入，虽有效提升了沥青材料的高温性能和服役温度，并显著改善了其高温储存稳定性，但对低温性能和水稳定性能产生不利影响[16-18]. 因此，有必要对化学改性材料做进一步研发以满足日益增长的对高性能改性沥青的需求.

聚氨酯前驱体作为聚氨酯材料合成的重要中间体，通常以液体低聚物形态存在，并具有丰富的异氰酸酯端基，能够与有机化合物中的多种含活泼氢官能团(如氨基、羟基、羧基等)进行反应，是一种理想的用来进行沥青化学改性的材料[19]. 依托于异氰酸酯与沥青中活性官能团的反应，可使得改性沥青的黏弹性优势得以进一步发挥[20-21]. 基于上述研究，一种以异氰酸酯为特征官能团的聚氨酯前驱体基反应型改性剂(polyurethane-precursor-based reactive modifier, PRM)被得以研发，并成功应用于沥青改性之中. 该改性剂旨在通过与沥青分子产生化学交联，进而从根本上改善沥青材料的力学和路用性能. PRM的加入显著提升了沥青材料的硬度，与SBS改性沥青相比，其在提升沥青材料高温性能、抗疲劳性能、抗热氧老化性能、水稳定性能以及高温储存稳定性方面具有明显优势[22]. 因此，可结合PRM化学改性以及SBS在改善沥青材料低温性能方面的优势制备复合改性沥青，全方面提升聚合物改性沥青的路用性能.

已有研究采用二苯基甲烷二异氰酸酯(methylene diphenyl diisocyanate, MDI)改善了SBS改性沥青的相连续性、热稳定性、抗老化性能和抗车辙性能，并通过傅里叶变换红外光谱明确了MDI的异氰酸酯(—NCO)官能团可以与沥青分子中的羟基(—OH)发生化学反应，形成氨基甲酸酯连接单元. 然而，聚氨酯前驱体对SBS改性沥青力学性能及热存储稳定性的影响尚未得到很好的探索，聚氨酯前驱体和SBS的加入使得沥青基体的微观多相结构更趋复杂，而从微观结构上对聚氨酯前驱体/SBS复合改性沥青的物理- 化学性质进行分析，是解释其宏观性能变化的根本方法之一. 因此，开展基于宏- 微观性能的聚氨酯前驱体/SBS复合改性沥青研究，对其改性机制的明确和使用性能的提升具有重要意义.

本文旨在明确一种以异氰酸酯为活性官能团的PRM和SBS复合制备改性沥青的方法，提升SBS改性沥青的使用性能和流变性能，并探索其增强机理. 制备了PRM/SBS复合改性沥青样品，系统评估了PRM/SBS复合改性沥青热存储稳定性、黏度、高温流变性能和低温流变性能，并利用红外光谱、电位滴定、四组分分析及荧光显微等方法探究了PRM对SBS改性沥青力学性能、流变性能和热存储稳定性的增强机理. 本研究可以为聚氨酯基复合改性沥青材料的进一步研究和应用提供理论参考.

1 复合改性沥青制备及试验方法

1.1 试验材料

本研究分别选用辽宁省某2个化工企业生产的70#(标记为D)和90#(标记为L)道路石油沥青为基质沥青，进行PRM/SBS复合改性沥青的制备，其性能符合JTG F40—2004《公路沥青路面施工技术规范》(以下简称《技术规范》)对2-2区道路石油沥青的技术要求. 依据JTG E20—2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(以下简称《试验规程》)对其主要技术性能进行了测试，结果见表1.

表1 基质沥青技术性质

本研究选用的PRM是以异氰酸酯为活性基团的反应型改性材料，常温下呈深棕色透明液体状，如图1所示. 其结构通式可用OCN—R—NCO表示，其中R为烃基结构.

图1 聚氨酯前驱体基反应型改性剂Fig.1 Polyurethane-precursor-based reactive modifier

本研究选用的SBS改性剂为韩国某化工企业生产的线型改性剂. 该SBS的苯乙烯质量分数为31%，密度为0.94 g/cm3.

1.2 改性沥青制备

本研究选用罗斯(无锡)HSM-100L型高速剪切乳化机进行了改性沥青试样的制备. 基于前期试验研究，制备了不同类型典型掺量的改性沥青，用以对比说明PRM/SBS复合改性沥青的技术指标和力学性能. 试样类型包括2.5%(改性剂与沥青的质量百分比，下同)掺量的PRM改性沥青(标记为2.5P)、4%掺量的SBS改性沥青(标记为4S)，以及由2%掺量PRM和2%掺量SBS制备的PRM/SBS复合改性沥青(标记为2S2P).

基于前期对PRM改性沥青材料热力学性质和工艺参数的考察，2.5P的制备在145 ℃加热条件下进行. 制备时，首先调节剪切乳化机搅拌速率至300 rad/min以下，于20 min内将PRM分批加入基质沥青中，待液面稳定后调节搅拌速率至3 000 rad/min，搅拌至规定时间.

基于前期文献调研及生产实际，4S的制备在170 ℃加热条件下进行. 制备时，首先调节剪切乳化机搅拌速率至1 500 rad/min，之后将SBS分批加入基质沥青中并持续剪切15 min. 之后，调节搅拌速率至4 000 rad/min，并搅拌60 min. 最后，将沥青试样置于170 ℃烘箱中继续溶胀60 min.

结合PRM改性沥青和SBS改性沥青的制备工艺特点，本研究在进行PRM/SBS复合改性沥青的制备时，首先制备了SBS改性沥青基体，之后于145 ℃条件下加入PRM，获得了PRM/SBS复合改性沥青样品.

1.3 试验方法

本研究基于室内试验，采用聚合物改性沥青离析试验、旋转黏度试验(布氏黏度计法)、温度- 频率扫描、弯曲梁流变试验对改性沥青试样的路用关键性能进行了对比测试与分析.

基于PRM及SBS的改性方式及特点，采用傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectrum, FTIR)、电位滴定、四组分分析及荧光显微(fluorescence microscopy, FM)等方法，对PRM/SBS复合改性沥青的改性机制做了进一步分析与解释.

本研究试验流程见图2.

图2 试验流程示意图Fig.2 Illustration of the experimental procedure

2 复合改性沥青使用性能分析

2.1 常规性能分析

2.1.1 热储存稳定性

聚合物改性沥青在高温储存运输过程中容易产生离析现象，而离析现象的产生会对沥青的使用性能带来影响，进而对实际工程造成严重危害，因此，有必要对PRM/SBS复合改性沥青的热储存稳定性进行研究. 本文根据《技术规范》采用软化点差法对PRM/SBS复合改性沥青的热储存稳定性进行评价. 通过对不同沥青试样进行163 ℃温度下储存48 h的离析试验，并对离析后的沥青进行软化点试验，求其差值，以此来评定不同沥青的热储存稳定性.

图3为不同沥青试样的软化点差值. 由图可知：以D基质沥青为基体的改性沥青试样软化点差值由大到小依次为D4S、D2S2P、D2.5P、D；以L基质沥青为基体的改性沥青试样软化点差值由大到小依次为L4S、L2S2P、L2.5P、L. 说明PRM和SBS改性剂均会使得沥青的热储存稳定性下降，其中，相较于D4S、L4S改性沥青，D2.5P、L2.5P、D2S2P、L2S2P等聚氨酯前驱体基改性沥青具有较小的软化点差值，并且其软化点差值满足规范所规定的小于2.5 ℃的要求. 由此可知，PRM与沥青具有较好的相容性，并且可以改善SBS改性剂与沥青的相容性. 由PRM改性后的共混体系较为稳定，通过采用PRM可达到降低改性沥青离析程度、提高储存稳定性的效果.

图3 沥青试样软化点差值Fig.3 Softening point difference values of asphalt sample

2.1.2 黏度

黏度是表征沥青材料黏滞性的重要物理参数，反映了沥青抵抗流动变形的能力. 本文通过对不同沥青试样进行135 ℃的布氏旋转黏度试验来评价其黏滞特性.

图4为不同沥青试样的旋转黏度值. 由图可知：以D基质沥青为基体的改性沥青试样旋转黏度值由大到小依次为D2S2P、D4S、D2.5P、D；以L基质沥青为基体的改性沥青试样旋转黏度值由大到小依次为L4S、L2S2P、L2.5P、L. 说明PRM和SBS改性剂均会使沥青的黏度增加，其中以D基质沥青为基体的改性沥青中D2S2P改性沥青具有最高的黏度，以L基质沥青为基体的改性沥青中L4S改性沥青具有最高的黏度，L2S2P改性沥青亦具有较高的黏度. 结合热存储稳定性试验结果可知，由PRM对沥青进行改性后不仅可以提高其热储存稳定性，并且可在一定程度上提高其黏度，具有较优的抵抗流动变形的能力. 以上改性沥青的黏度均小于3 Pa·s,满足美国战略公路研究计划(strategic highway research program，SHRP)标准的要求.

图4 沥青试样旋转黏度值Fig.4 Rotational viscosity values of asphalt samples

2.2 流变性能分析

2.2.1 基础流变性能

采用美国TA公司Ares-G2动态剪切流变仪测试(如图5所示)，并获取了沥青试样在线性黏弹性范围内的动态剪切模量|G*|及相位角δ，试验扫描温度为0～84 ℃(相邻温度间隔12 ℃)，扫描频率范围为0.1～30.0 Hz. 0～36 ℃的试验采用直径8 mm的平行板和2 mm板间距；48～84 ℃的试验采用直径25 mm的平行板和1 mm板间距.

图5 Ares-G2动态剪切流变仪Fig.5 Ares-G2 dynamic shear rheometer

本文以36 ℃为参考温度，根据时温等效原则和Williams-Landel-Ferry (WLF) 公式构建了基于Christensen-Anderson-Marasteanu (CAM)模型的动态剪切模量和相位角主曲线，如图6、7所示. CAM模型表达式为

(1)

式中：f为加载频率；T为测试温度；Gg为玻璃态剪切模量；fc为位置参数；k和me均为量纲为1的形状参数；αT为与WLF公式相关的移位因子；αTf为缩减频率fr.

图6为沥青试样的动态模量主曲线. 由图可知，在低频范围内(对应高温)，D2.5P和L2.5P这2种PRM改性沥青具有相较于基质沥青更大的动态剪切模量且D2S2P和L2S2P等PRM/SBS复合改性沥青具有最大的动态剪切模量. 在高频范围内(对应低温)，PRM改性沥青的动态剪切模量接近抑或小于基质沥青，表明PRM的加入有助于提高基质沥青及SBS改性剂和基质沥青间形成稳定的内部结构，提升了沥青的劲度，改善了其高温条件下的抗永久变形能力. 此外，与D4S和L4S等SBS改性沥青对比可发现，在低频范围内，掺加2.5P PRM的D2.5P和L2.5P等改性沥青的动态剪切模量就已具有与其相当的动态剪切模量，这亦表明PRM在改善沥青高温性能方面比SBS改性剂更具优势.

图6 沥青试样动态剪切模量主曲线Fig.6 Master curves of dynamic shear modulus of asphalt samples

相位角反映沥青的黏弹性比例，是可恢复和不可恢复变形数量的相对指标，其值越小，则其抵抗高温变形的能力越强. 图7为沥青试样的相位角主曲线. 由图可知，在低频范围内，PRM改性沥青及SBS改性沥青均具有相较于基质沥青较小的相位角，说明PRM和SBS改性剂均可有效提升沥青的弹性响应，提高沥青的抗高温变形能力. 结合动态模量主曲线结果可知，PRM改性沥青及SBS改性沥青的动态模量主曲线和相位角在其整体缩减频率范围内的变化幅度均小于基质沥青，表明PRM及SBS改性剂的加入使沥青的高温性能得到提升的同时，亦有效降低了其温度敏感性. 在缩减频率为10-3～100处和10-2～100处，在以D基质沥青为基体的改性沥青和以L基质沥青为基体的改性沥青中的D4S、D2S2P、L4S和L2S2P的相位角主曲线中均出现了明显的平台区，其作为聚合物改性沥青的典型特性，是聚合物弹性网络的形成抑或分子链发生缠结的重要标志. 而与之相比，D2.5P、L2.5P相位角主曲线的平台区并不明显，这是由于PRM的链段长度较SBS更短，其网络结构的构建尺度较SBS更小.

图7 沥青试样相位角主曲线Fig.7 Master curves of phase angle of asphalt samples

2.2.2 高温流变性能

车辙因子G*/sinδ是评价沥青高温性能的重要参数，其表征沥青路面的高温抗车辙性能，值越大，抗高温永久变形能力越好[23]. 图8为沥青试样在60 ℃、72 ℃时的车辙因子.

图8 沥青试样车辙因子Fig.8 Rutting factors of asphalt samples

由图8可知，改性沥青的车辙因子G*/sinδ均大于基质沥青. 在60 ℃时，以D基质沥青为基体的改性沥青试样车辙因子由大到小依次为D2S2P、D2.5P、D4S、D，以L基质沥青为基体的改性沥青试样车辙因子由大到小依次为L2S2P、L2.5P、L4S、L；在72 ℃时，以D基质沥青为基体的改性沥青试样车辙因子由大到小依次为D2S2P、D2.5P、D4S、D，以L基质沥青为基体的改性沥青试样车辙因子由大到小依次为L2S2P、L4S、L2.5P、L. 因此，说明PRM和SBS改性剂的加入增大了沥青的车辙因子，极大地改善了沥青的高温抗车辙能力. 相较于D4S、L4S等SBS改性沥青，D2.5P、L2.5P等PRM改性沥青在其改性剂掺量小于SBS改性沥青的情况下仍具有较SBS改性沥青更大抑或相等的车辙因子，表明PRM较SBS改性剂具有更优的改善沥青高温性能的能力.

2.2.3 低温流变性能

采用美国CANNON公司生产的TE-BBR-F型弯曲梁流变仪(bending beam rheometer，BBR)对不同沥青试样进行低温流变性能的评价，如图9所示.

图9 TE-BBR-F型弯曲梁流变仪Fig.9 TE-BBR-F bending beam rheometer

本文对基质沥青、PRM改性沥青、SBS改性沥青和PRM/SBS复合改性沥青分别进行了-12 ℃和-18 ℃温度下的低温流变试验，温度控制在试验温度±0.1 ℃范围内，试件尺寸为127 mm×12.7 mm×6.35 mm. 沥青试样的蠕变速率m和蠕变劲度模量S如表2所示.

表2 沥青试样m、S值

S值越小，m值越大，表明沥青的低温柔性、应力松弛能力越好，即低温流变性能越好. 为方便分析，将上述表格绘制成图10、11.

图10 沥青试样蠕变劲度值Fig.10 Creep stiffness values of asphalt samples

图10为不同沥青试样的蠕变劲度. 由图可知，在-12 ℃和-18 ℃两个温度下以D基质沥青为基体的改性沥青试样的S由大到小依次为D4S、D2S2P、D2.5P、D，以L基质沥青为基体的改性沥青试样的S由大到小依次为L2.5P、L、L2S2P、L4S. 在-12 ℃和-18 ℃两个温度下，以D基质沥青为基体的改性沥青中，D2S2P、D2.5P改性沥青和D4S改性沥青均具有较基质沥青更大的S值，其中D2S2P、D2.5P改性沥青具有相较于D4S改性沥青更小的S值，表明PRM和SBS改性剂的加入均会使沥青的S增大，而PRM相较于SBS改性剂对沥青的低温性能具有较小的影响. 以L基质沥青为基体的改性沥青中，L2S2P和L4S改性沥青具有相较于基质沥青较小的S值，L2.5P改性沥青具有相较于基质沥青较大的S值，表明在以L基质沥青为基体的改性沥青中，PRM相较于SBS改性剂对沥青的低温性能具有较大的影响.

图11为不同沥青试样的蠕变速率. 由图可知，在-12 ℃和-18 ℃两个温度下，以D基质沥青为基体的改性沥青试样蠕变速率m由大到小依次均为D、D2.5P、D2S2P、D4S，以L基质沥青为基体的改性沥青试样蠕变速率m由大到小依次为L、L2.5P、L2S2P、L4S. 结果表明，PRM和SBS改性剂的加入均会使沥青的应力松弛能力下降，而相较于SBS改性剂，PRM对沥青低温性能的影响更小.

综合上述分析，在分别采用S、m值对沥青进行低温性能评价时，出现结果不一致的现象，这可能是由于在评价沥青低温性能时未能兼顾低温应力松弛能力及低温变形能力，采用m/S作为低温流变性能评价指标，其可表征在荷载作用下沥青的低温变形能力，其值越大，低温变形能力越好. 由表2可知，在以D基质沥青为基体的改性沥青中，沥青试样的m/S由大到小依次为D、D2.5P、D2S2P、D4S，表明PRM相较于SBS改性剂，对沥青的低温性能具有较小的影响. 在以L基质沥青为基体的改性沥青中，沥青试样的m/S由大到小依次为L4S、L2S2P、L、L2.5P，表明在以L基质沥青为基体的改性沥青中，PRM和SBS改性剂对沥青的低温性能均有提升作用，其中相较于PRM，SBS改性剂对沥青的低温性能的提升作用明显，这是由于SBS改性剂与PRM的改性作用受制于其与基质沥青间的交互作用，与改性沥青的自身属性有关，PRM/SBS复合改性沥青的低温性能介于SBS改性沥青及基质沥青之间. 弯曲梁流变试验作为低应变线弹性条件下的测试手段，用其评价聚合物改性沥青并不完全适用，即弯曲梁流变试验并不能充分反映其低温性能，后续研究中将结合如双边缺口拉伸(double edge notched tension, DENT)试验、单边缺口小梁(single edge notched beam, SENB)弯曲试验等方法对其低温性能做进一步的分析.

3 复合改性机理分析

3.1 基于红外光谱的官能团分析

利用美国Thermo Fisher 公司生产的Thermo Scientific Nicolet iS 50型FTIR和衰减全反射(attenuated total reflection, ATR)技术，对改性剂材料和PRM/SBS复合改性沥青的官能团特征进行了分析，如图12所示. 上述FTIR测试均在干燥空气中进行，扫描范围为400～4 000 cm-1，分辨率为4 cm-1，扫描次数为16.

图12 Thermo Scientific Nicolet iS 50型红外光谱仪Fig.12 Thermo Scientific Nicolet iS 50 FTIR spectrometer

因本研究涉及沥青类型众多且PRM特征峰与基质沥青的红外光谱的吸光度差异巨大，故采用分组对比的形式，结合红外光谱特征区域，对PRM/SBS复合改性沥青的官能团特征进行说明.

PRM是以异氰酸酯为活性基团的反应型改性材料，在其红外谱带的2 241 cm-1位置处呈现了明显的吸收峰，如图13所示. 改性后沥青在此处的红外谱带并未呈现吸收峰，证明异氰酸酯在改性过程中已经被充分消耗.

图13 异氰酸酯基团FTIR光谱对比Fig.13 Comparison of FTIR spectrums of isocyanate group

图14 PRM改性沥青FTIR光谱对比Fig.14 Comparison of FTIR spectrums of PRM modified asphalt

图15 SBS改性沥青FTIR光谱对比Fig.15 Comparison of FTIR spectrums of SBS modified asphalt

PRM/SBS复合改性沥青的红外光谱如图16所示，在PRM/SBS复合改性沥青的红外光谱中，发现了分别对应于PRM改性沥青以及SBS改性沥青的特征峰，说明PRM和SBS同时影响了改性产物的生成. 换言之，PRM/SBS复合改性沥青性能的发挥是物理- 化学改性方式综合作用的结果.

图16 沥青与改性剂的FTIR谱图Fig.16 FTIR spectrums of the asphalt and modifiers

3.2 基于电位滴定的官能团浓度分析

图17 电位滴定示意图Fig.17 Illustration of potentiometric titration

由红外光谱分析可知，PRM/SBS复合改性过程同时存在化学改性和物理改性. 因此，基于许艳艳等[24]研究和GB/T 18609—2011《原油酸值的测定电位滴定法》，采用电位滴定方法(见图17)，利用KOH- 异丙醇、甲醇钠/甲醇- 苯等滴定溶液对PRM作用下沥青中的酚羟基(Ar—OH)和羧酸(—COOH)等官能团浓度进行了定量测试与分析. 基质沥青和PRM改性沥青的电位滴定结果如图18所示.

电位滴定以定量形式描述了沥青基体特征官能团的浓度变化，由图18可知，改性后的沥青Ar—OH和—COOH都呈现出了明显的降低. 结合红外光谱可知，Ar—OH和—COOH直接参与了PRM的化学反应. 基于已知沥青分子模型和官能团组成可知，沥青中吡咯、吲哚、咔唑、苯酚、羧酸等官能团能够与异氰酸酯官能团反应，生成氨基甲酸酯、脲等化学键，从而获得优异的高温性能和储存稳定性.

图18 基质沥青与PRM改性沥青电位滴定结果Fig.18 Potentiometric titration results of base and PRM modified asphalt

3.3 基于四组分分析的组分演化规律研究

图19 基质沥青与PRM改性沥青四组分质量分数Fig.19 Mass fraction of four fractions of base and PRM modified asphalt

对PRM化学作用影响下的改性沥青组分做进一步分析，结果如图19所示. 由图19可知，改性后的沥青组分产生了明显变化，其中最为显著的是沥青质质量分数的增加和胶质质量分数的降低. 沥青质和胶质组分是沥青中极性最大、分子量最高的成分，故沥青质和胶质有望成为与PRM产生化学反应的靶向分子.

四组分的测试结果不仅表明PRM的改性作用能够促使沥青内部产生胶体结构的转变，同时，可以促使沥青质分子产生重新构型. 因此，沥青质对PRM的改性效果发挥着极为重要的作用. 由于异氰酸酯分子和沥青质分子兼具较多数量的芳香结构，可以产生明显的非共价π-π交互作用. 据此可进一步推断，PRM有望在沥青质和SBS之间扮演相容剂角色，促使PRM/SBS复合改性沥青内部形成更为稳定的网络结构.

3.4 基于荧光显微的微观形貌分析

基于改性剂和沥青在荧光光源下产生颜色差异的原理，荧光显微技术可用以观测改性剂在沥青中的形态结构. 为明确PRM和SBS改性剂在沥青基体内的分布形态及与沥青的相容性，分别对基质沥青、PRM改性沥青、SBS改性沥青及PRM/SBS复合改性沥青进行了荧光显微镜试验. 将约0.5 g熔融态的新制备沥青试样滴至洁净的载玻片上，并置于145 ℃烘箱内加热5 min至沥青液体完全铺平. 在干燥器内冷却至室温(22 ℃)后，采用OLYMPUS BX53荧光显微镜观测了改性剂材料在沥青试样内部的分散状态，放大倍数是100倍. 基质沥青和改性后沥青的荧光显微图像如图20所示.

图20 基质沥青与改性沥青荧光显微图像Fig.20 FM images for the base and modified asphalt

由图20可知，相比于基质沥青，PRM改性后沥青内部并未出现明显的荧光区域，证明了PRM能够与沥青基体实现良好共融，并成为沥青组分的组成部分. SBS改性沥青内部呈现均匀分散的亮斑，说明形成了稳定的SBS- 沥青共混材料. 与SBS改性沥青的荧光图像相比，在同等放大倍数下， PRM/SBS复合改性沥青中的SBS在局部区域分布更为均匀. 这是由于PRM对SBS产生了良好的稳定作用，避免了SBS产生大块团簇，改善了SBS改性剂与沥青基体的相容性，使得SBS的材料性能得以充分发挥，形成了稳定且均匀的共混体系.